SMR wykorzystuje system mapowania dla LBA, które chcą być zapisywane losowo, aby zapisywać je tylko sekwencyjnie. Podobnie jak Flash Translation Layer (FTL) dysków SSD, dyski twarde SMR wykorzystują to, co czasami nazywa się SMR (lub Shingle) Translation Layer (STL), co jest podobną koncepcją. W przypadku SMR jednak znacznie więcej można zyskać, informując hosta o podstawowej technologii SMR. Branża znajduje się w końcowej fazie procesu standaryzacji dla SMR, przy czym ZBC (Zoned Block Commands) jest standardem dla SAS, a ZAC (Zoned ATA Commands) jest standardem dla SATA. Standardy te definiują urządzenie blokowe strefowe, w którym przestrzeń LBA jest podzielona na niezależne strefy. W obrębie każdej strefy zapisy powinny być sekwencyjne. Aby nadpisać dane, konieczne jest najpierw zresetowanie strefy, podobnie jak blok kasowania w dysku SSD. To, co dzieje się, gdy niesekwencyjne zapisy są wysyłane do strefy, różni się w zależności od rodzaju implementacji SMR.
Istnieją trzy kategorie napędów SMR, a dokładniej trzy typy dysków zarządzających, które mogą stosować dostawcy. Każda z nich ma swój własny zestaw zalet i wad.
Dysk zarządzany
Pierwszy typ znany jest jako zarządzanie dyskiem, znany również jako transparentny. Mówiąc prościej, dysk SMR zarządza wszystkimi żądaniami z hosta, tak jak tradycyjny dysk twardy. Zarządzanie dyskiem ma tę zaletę, że nie wymaga hosta obsługującego SMR, dyski SMR zarządzane przez dysk są kompatybilne z niemal wszystkim, co czyni je najłatwiejszymi do wdrożenia. Strefowa natura bazowego dysku twardego SMR jest całkowicie ukryta przed hostem. Spodziewamy się, że ten typ zarządzania SMR będzie powszechnie dostępny w początkowej wersji na rynku konsumenckim, ponieważ w chwili pisania tego tekstu nie ma dostępnych komercyjnie systemów operacyjnych ani systemów plików obsługujących dyski SMR. Jednak wraz z przeprowadzaniem dalszych testów i upowszechnianiem się technologii SMR, zobaczymy powszechnie dostępne systemy operacyjne i stosy oprogramowania obsługujące SMR.
Wadą zarządzania dyskami jest nieprzewidywalność wydajności, ponieważ dysk obsługuje procesy w tle wtedy, gdy jest to potrzebne, niezależnie od żądań wejścia/wyjścia. Ponadto, ponieważ przychodzące losowe zapisy nie są łączone w sekwencyjne zapisy po stronie hosta, dysk jest poddawany większemu obciążeniu, a tym samym ma niższą wydajność przy długotrwałych obciążeniach, niż gdyby host był świadomy SMR. Dyski SMR zarządzane przez dyski radzą sobie z tymi niedogodnościami, wykorzystując swego rodzaju „strefę docelową”, w której losowe zapisy mogą być zarządzane przed zapisaniem na dysk. Sposoby wykorzystania tej przestrzeni w dyskach SMR mogą się jednak znacznie różnić, co prowadzi do znacząco zróżnicowanych profili wydajności w zależności od rynku docelowego każdego dysku i producenta.
Zarządzany przez hosta
Kolejny typ zarządzania to zarządzanie przez hosta. W tym typie zarządzania host wykorzystuje polecenia i informacje o strefie do optymalizacji działania dysku SMR poprzez zarządzanie operacjami wejścia/wyjścia (IO), aby zapewnić sekwencyjną kolejność zapisu w obrębie strefy. Jeśli host wyśle niesekwencyjną operację zapisu w obrębie strefy, dysk ją odrzuci i zwróci błąd. Zapewnia to dyskowi bardziej przewidywalną wydajność i jest bardziej prawdopodobne, że będzie on widoczny w aplikacjach korporacyjnych i hiperskalowych.
Wadą hosta zarządzanego jest to, że dyski SMR nie są kompatybilne z systemami hosta (kartami HBA, sterownikami urządzeń, systemami plików, bazami danych itp.), które nie są świadome SMR. Oznacza to, że systemy plików muszą zostać dostosowane do obsługi dysków SMR. Dzieje się tak najpierw w przestrzeni hiperskalowej, gdzie najwięksi gracze na świecie mają możliwość modyfikowania swoich stosów pamięci masowej, aby uwzględnić SMR, a teraz także w głównym nurcie przestrzeni open source. Opiekun xfs, Dave Chinner, opublikował dokument przedstawiający optymalizacje SMR dla xfs podczas konferencji Linux Vault w Bostonie na początku marca. Podczas tego samego wydarzenia Hannes Rienecke z Suse przedstawił mechanizmy buforowania strefowego, które mogą umożliwić obecnym systemom plików współpracę z hostem zarządzanymi dyskami SMR. Jest prawdopodobne, że te inwestycje wraz z apetytem na pojemność zachęcą innych do przyjęcia nowych rozwiązań open source i wprowadzenia modyfikacji do swoich systemów, aby obsługiwały dyski SMR.
Świadomy gospodarz
Ostatni typ zarządzania znany jest jako Host Aware. W skrócie, Host Aware to połączenie dwóch powyższych typów zarządzania. Dysk SMR jest zarządzany samodzielnie, ale implementuje również nowe standardy ZBC/ZAC i pozwala hostowi na użycie nowego zestawu poleceń do optymalizacji działania dysku. W takim przypadku, jeśli dysk otrzyma niesekwencyjny zapis od hosta, zaakceptuje żądanie, ale wydajność żądania może być nieprzewidywalna. Host Aware ma tę zaletę, że jest wstecznie kompatybilny i daje hostowi pewną kontrolę. Host Aware prawdopodobnie będzie modelem preferowanym dla większości systemów klienckich i tradycyjnych przedsiębiorstw, przejmując wszystkie wdrożenia zarządzania dyskami, podczas gdy Host Aware zaczyna pojawiać się jako wybór dla nowoczesnych rozproszonych rozwiązań pamięci masowej.
Amazon